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Cross-upgrading of biomass hydrothermal carbonization and pyrolysis for high quality blast furnace injection fuel production:Physicochemical characteristics and gasification kinetics analysis
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作者 Han Dang Runsheng Xu +2 位作者 Jianliang Zhang Mingyong Wang Jinhua Li 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第2期268-281,共14页
The paper proposes a biomass cross-upgrading process that combines hydrothermal carbonization and pyrolysis to produce high-quality blast furnace injection fuel.The results showed that after upgrading,the volatile con... The paper proposes a biomass cross-upgrading process that combines hydrothermal carbonization and pyrolysis to produce high-quality blast furnace injection fuel.The results showed that after upgrading,the volatile content of biochar ranged from 16.19%to 45.35%,and the alkali metal content,ash content,and specific surface area were significantly reduced.The optimal route for biochar pro-duction is hydrothermal carbonization-pyrolysis(P-HC),resulting in biochar with a higher calorific value,C=C structure,and increased graphitization degree.The apparent activation energy(E)of the sample ranges from 199.1 to 324.8 kJ/mol,with P-HC having an E of 277.8 kJ/mol,lower than that of raw biomass,primary biochar,and anthracite.This makes P-HC more suitable for blast furnace injection fuel.Additionally,the paper proposes a path for P-HC injection in blast furnaces and calculates potential environmental benefits.P-HC of-fers the highest potential for carbon emission reduction,capable of reducing emissions by 96.04 kg/t when replacing 40wt%coal injec-tion. 展开更多
关键词 blast furnace injection BIOMASS cross-upgrading hydrothermal carbonization PYROLYSIS physicochemical properties gasific-ation properties
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Controllable Condensation of Aromatics and Its Mechanisms in Carbonization
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作者 Fan Xi Wang Chunlu +3 位作者 Luo Yang Ren Qiang Shen Haiping Long Jun 《China Petroleum Processing & Petrochemical Technology》 SCIE CAS CSCD 2024年第1期34-46,共13页
In order to obtain liquefied products with higher yields of aromatic molecules to produce mesophase pitch,a good understanding of the relevant reaction mechanisms is required.Reactive molecular dynamics simulations we... In order to obtain liquefied products with higher yields of aromatic molecules to produce mesophase pitch,a good understanding of the relevant reaction mechanisms is required.Reactive molecular dynamics simulations were used to study the thermal reactions of pyrene,1-methylpyrene,7,8,9,10-tetrahydrobenzopyrene,and mixtures of pyrene with 1-octene,cyclohexene,or styrene.The reactant conversion rates,reaction rates,and product distributions were calculated and compared,and the mechanisms were analyzed and discussed.The results demonstrated that methyl and naphthenic structures in aromatics might improve the conversion rates of reactants in hydrogen transfer processes,but their steric hindrances prohibited the generation of high polymers.The naphthenic structures could generate more free radicals and presented a more obvious inhibition effect on the condensation of polymers compared with the methyl side chains.It was discovered that when different olefins were mixed with pyrene,1-octene primarily underwent pyrolysis reactions,whereas cyclohexene mainly underwent hydrogen transfer reactions with pyrene and styrene,mostly producing superconjugated biradicals through condensation reactions with pyrene.In the mixture systems,the olefins scattered aromatic molecules,hindering the formation of pyrene trimers and higher polymers.According to the reactive molecular dynamics simulations,styrene may enhance the yield of dimer and enable the controlled polycondensation of pyrene. 展开更多
关键词 carbonization controllable condensation AROMATICS MECHANISMS molecular simulation
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Breaking the temperature limit of hydrothermal carbonization of lignocellulosic biomass by decoupling temperature and pressure 被引量:4
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作者 Shijie Yu Xiaoxiao Yang +2 位作者 Qinghai Li Yanguo Zhang Hui Zhou 《Green Energy & Environment》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期1216-1227,共12页
Hydrothermal carbonization(HTC) of lignocellulosic biomass is a promising technology for the production of carbon materials with negative carbon emissions. However, the high reaction temperature and energy consumption... Hydrothermal carbonization(HTC) of lignocellulosic biomass is a promising technology for the production of carbon materials with negative carbon emissions. However, the high reaction temperature and energy consumption have limited the development of HTC technology. In conventional batch reactors, the temperature and pressure are typically coupled at saturated states. In this study, a decoupled temperature and pressure hydrothermal(DTPH) reaction system was developed to decrease the temperature of the HTC reaction of lignocellulosic biomass(rice straw and poplar leaves). The properties of hydrochars were analyzed by scanning electron microscopy(SEM), Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), Raman spectroscopy, X-ray diffraction(XRD), thermogravimetric analyzer(TGA), etc. to propose the reaction mechanism. The results showed that the HTC reaction of lignocellulosic biomass could be realized at a low temperature of 200℃ in the DTPH process, breaking the temperature limit(230℃) in the conventional process. The DTPH method could break the barrier of the crystalline structure of cellulose in the lignocellulosic biomass with high cellulose content, realizing the carbonization of cellulose and hemicellulose with the dehydration, unsaturated bond formation, and aromatization. The produced hydrochar had an appearance of carbon microspheres, with high calorific values, abundant oxygen-containing functional groups, a certain degree of graphitization, and good thermal stability. Cellulose acts not only as a barrier to protect itself and hemicellulose from decomposition, but also as a key precursor for the formation of carbon microspheres. This study shows a promising method for synthesizing carbon materials from lignocellulosic biomass with a carbon-negative effect. 展开更多
关键词 BIOMASS LIGNOCELLULOSE Hydrothermal treatment Hydrochar Carbon materials
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Influence of carbonization temperature on cobalt-based nitrogendoped carbon nanopolyhedra derived from ZIF-67 for nonoxidative propane dehydrogenation 被引量:1
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作者 Yu-Ming Li Zi-Ye Liu +5 位作者 Qi-Yang Zhang Ya-Jun Wang Guo-Qing Cui Zhen Zhao Chun-Ming Xu Gui-Yuan Jiang 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期559-568,共10页
Propylene is a significant basic material for petrochemicals such as polypropylene,propylene oxide,etc.With abundant propane supply from shale gas,propane dehydrogenation(PDH)becomes extensively attractive as an on-pu... Propylene is a significant basic material for petrochemicals such as polypropylene,propylene oxide,etc.With abundant propane supply from shale gas,propane dehydrogenation(PDH)becomes extensively attractive as an on-purpose propylene production route in recent years.Nitrogen-doped carbon(NC)nanopolyhedra supported cobalt catalysts were synthesized in one-step of ZIF-67 pyrolysis and investigated further in PDH.XPS,TEM and N_(2) adsorption-desorption were used to study the influence of carbonization temperature on as-prepared NC supported cobalt catalysts.The temperature is found to affect the cobalt phase and nitrogen species of the catalysts.And the positive correlation was established between Co0 proportion and space time yield of propylene,indicating that the modulation of carbonization temperature could be important for catalytic performance. 展开更多
关键词 Propane dehydrogenation ZIF-67 Nitrogen-doped carbon COBALT
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Recycling Carbon Resources from Waste PET to Reduce Carbon Dioxide Emission:Carbonization Technology Review and Perspective 被引量:1
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作者 Xing Zhou Qi Wang +6 位作者 Sai Feng Jingrui Deng Keming Zhu Yun Xing Xiaolian Meng Xiaojun Wang Lu Li 《Journal of Renewable Materials》 SCIE EI 2023年第5期2085-2108,共24页
Greenhouse gas emissions from waste plastics have caused global warming all over the world,which has been a central threat to the ecological environment for humans,flora and fauna.Among waste plastics,waste polyethyle... Greenhouse gas emissions from waste plastics have caused global warming all over the world,which has been a central threat to the ecological environment for humans,flora and fauna.Among waste plastics,waste polyethylene terephthalate(PET)is attractive due to its excellent stability and degradation-resistant.Therefore,merging China’s carbon peak and carbon neutrality goals would be beneficial.In this review,we summarize the current state-of-the-art of carbon emission decrease from a multi-scale perspective technologically.We suggest that the carbon peak for waste PET can be achieved by employing the closed-loop supply chain,including recycling,biomass utilization,carbon capture and utilization.Waste PET can be a valuable and renewable resource in the whole life cycle.Undoubtedly,all kinds of PET plastics can be ultimately converted into CO_(2),which can also be feedstock for various kinds of chemical products,including ethyl alcohol,formic acid,soda ash,PU,starch and so on.As a result,the closed-loop supply chain can help the PET plastics industry drastically reduce its carbon footprint. 展开更多
关键词 Carbon peak emission PET plastic RECYCLING waste management
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Decarbonization options of the iron and steelmaking industry based on a three-dimensional analysis 被引量:1
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作者 Xin Lu Weijian Tian +3 位作者 Hui Li Xinjian Li Kui Quan Hao Bai 《International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期388-400,共13页
Decarbonization is a critical issue for peaking CO_(2) emissions of energy-intensive industries,such as the iron and steel industry.The decarbonization options of China’s ironmaking and steelmaking sector were discus... Decarbonization is a critical issue for peaking CO_(2) emissions of energy-intensive industries,such as the iron and steel industry.The decarbonization options of China’s ironmaking and steelmaking sector were discussed based on a systematic three-dimensional low-carbon analysis from the aspects of resource utilization(Y),energy utilization(Q),and energy cleanliness which is evaluated by a process general emission factor(PGEF)on all the related processes,including the current blast furnace(BF)-basic oxygen furnace(BOF)integrated process and the specific sub-processes,as well as the electric arc furnace(EAF)process,typical direct reduction(DR)process,and smelting reduction(SR)process.The study indicates that the three-dimensional aspects,particularly the energy structure,should be comprehensively considered to quantitatively evaluate the decarbonization road map based on novel technologies or processes.Promoting scrap utilization(improvement of Y)and the substitution of carbon-based energy(improvement of PGEF)in particular is critical.In terms of process scale,promoting the development of the scrap-based EAF or DR-EAF process is highly encouraged because of their lower PGEF.The three-dimensional method is expected to extend to other processes or industries,such as the cement production and thermal electricity generation industries. 展开更多
关键词 peak CO_(2)emission low carbon management decarbonization option energy-intensity industry ironmaking and steelmaking
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Hydrochar Pelletization towards Solid Biofuel from Biowaste Hydrothermal Carbonization
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作者 Ao Li Kai Jin +5 位作者 Jinrui Qin Zhaowei Huang Yu Liu Rui Chen Tengfei Wang Junmin Chen 《Journal of Renewable Materials》 SCIE EI 2023年第1期411-422,共12页
Hydrothermal carbonization is highly applicable to high moisture biomass upgrading due to the fact that moist-ure involved can be directly used as reaction media under the subcritical-water region.With this,value-adde... Hydrothermal carbonization is highly applicable to high moisture biomass upgrading due to the fact that moist-ure involved can be directly used as reaction media under the subcritical-water region.With this,value-added utilization of hydrochar as solid fuel with high carbon and energy density is one of the important pathways for biomass conversion.In this review,the dewatering properties of hydrochar after the hydrothermal carbonization of biowaste,coalification degree with elemental composition and evolution,pelletization of hydrochar to enhance the mechanical properties and density,coupled with the combustion properties of hydrochar biofuel were discussed with various biomass and carbonization parameters.Potential applications for the co-combustion with coal,cleaner properties and energy balance for biowaste hydrothermal carbonization were presented as well as the challenges. 展开更多
关键词 BIOMASS hydrothermal carbonization hydrochar PELLETIZATION
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Corn Starch Derived Capacitive Carbon Prepared by One-Step K2CO3 Carbonization for Supercapacitors
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作者 Ruiying Wu Hongyan Pan 《Journal of Materials Science and Chemical Engineering》 2023年第10期1-7,共7页
High-performance carbonaceous electrode materials for supercapacitors were synthesized by subjecting corn starch to a simple molten salt activation process with K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> at a... High-performance carbonaceous electrode materials for supercapacitors were synthesized by subjecting corn starch to a simple molten salt activation process with K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> at a temperature of 850˚C. The resulting carbon material, obtained after activating for 1 hour, displayed excellent capacitive properties due to the synergistic effects of its porous structure. Utilizing these electrodes, the supercapacitor exhibited a high discharge capacitance (248 F g<sup>−1</sup> at 1 A g<sup>−1</sup>), which is 2.4 times higher than that of activated carbon without K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> activation. The enhancement in electrical performance was analyzed through SEM and XRD analysis, revealing that the porous and disordered structure provides a greater number of charge storage sites, resulting in improved capacitive performance. 展开更多
关键词 Activated Carbon Porous Structure Corn Starch SUPERCAPACITORS
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水土保持碳汇内涵与测算方法 被引量:4
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作者 曹文洪 张晓明 +5 位作者 张永娥 刘冰 王友胜 赵阳 殷小琳 韩晓 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-11,共11页
水土保持深刻改变着地表覆被和结构、土地利用方式和陆地生态系统结构等,是增强陆地碳汇能力的重要途径。以水土保持林草、工程和耕作措施为切入点,按照“机理阐述—模型构建—分类测算”的总体思路,阐明水土保持碳汇内涵,明确了水土保... 水土保持深刻改变着地表覆被和结构、土地利用方式和陆地生态系统结构等,是增强陆地碳汇能力的重要途径。以水土保持林草、工程和耕作措施为切入点,按照“机理阐述—模型构建—分类测算”的总体思路,阐明水土保持碳汇内涵,明确了水土保持碳汇途径,构建水土保持碳汇测算方法,估算全国水土保持碳汇量。结果表明:水土保持具有垂向碳增汇、横向保土固碳(减少侵蚀土壤横向输移导致的碳流失)与减蚀减碳(避免碳排放)的多重功能。2021年,全国现存水土保持措施垂向碳增汇总量为1.54亿t,对陆域碳汇的贡献约43.5%~56.5%,其中林草措施植被和土壤碳汇量超过95%。水土保持保土固碳作用显著,2021年全国水土保持措施保土固碳总量为3 040.86万t,且具有明显的累积效应和长效作用。总体来说,2021年水土保持碳增汇(不包括水土保持林草措施植被碳汇量和土壤碳汇量)和减碳量为5 115万~6 230万t CO_(2),约占到全国现有陆地生态系统碳中和总量的4%~6%,这一部分尚未纳入国家碳汇核算体系,其应是实现“双碳”目标的重要环节。 展开更多
关键词 保土固碳 碳汇 碳中和 水土保持措施 有机碳
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煤矿充填固碳理论基础与技术构想 被引量:4
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作者 刘浪 方治余 +12 位作者 王双明 高过斌 张波 赵玉娇 朱梦博 刘志超 王晶钰 周静 李艳 王美 张小艳 ZHOU Song 贾奇锋 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期292-308,共17页
在国家“双碳”目标背景下,如何减少煤炭行业的碳排放、实现碳封存已成为亟待解决的难题。煤炭行业作为高碳化石能源生产者和主体碳排放源提供者,在生产和消费过程中引发的大宗固废堆存、大型采空区形成和大量CO_(2)排放是制约煤炭可持... 在国家“双碳”目标背景下,如何减少煤炭行业的碳排放、实现碳封存已成为亟待解决的难题。煤炭行业作为高碳化石能源生产者和主体碳排放源提供者,在生产和消费过程中引发的大宗固废堆存、大型采空区形成和大量CO_(2)排放是制约煤炭可持续开发利用与绿色健康发展的瓶颈所在。为协同解决二氧化碳封存与矿山固废消纳问题,将大宗固废处置、固废高值化利用、CO_(2)封存、采空区利用有机结合,提出了二氧化碳充填的理念,从碳汇能力评估角度界定了二氧化碳充填的3种类型。具体开展工作包括:①分析了CO_(2)充填料浆输运过程和矿化反应过程涉及到的基础理论,给出了各个过程的数学方程以及碳封存量计算公式,指出了温度、湿度等因素对矿化反应机理、碳封存量和充填体强度的影响规律。②总结了现阶段CO_(2)矿化的工艺方法、主要碱性工业固废的CO_(2)封存能力和CO_(2)矿化强化措施。在此基础上提出了基于直接湿法矿化和间接矿化的2种CO_(2)充填材料制备工艺,满足矿井充填的流动性、凝固特性和强度要求。③针对CO_(2)充填过程中的CO_(2)物理封存问题,提出了窄条带式胶结充填和综采架后胶结充填2种技术路径,前者通过在弱充填条带中构筑多贯通孔隙的充填体CO_(2)物理封存,后者借助充填支架和链式自行充填挡板在长壁工作面采空区中间断构筑充填带,控制顶板垮落,形成CO_(2)物理化学封存空间。④为了评估CO_(2)充填的碳平衡效果,依据全生命周期法界定了CO_(2)充填中碳足迹及碳消纳的计算边界。然后,梳理了CO_(2)充填过程中的碳足迹及碳消纳,分别考虑了CO_(2)的来源、用量、损耗、转化等因素。给出了包括原料运输、充填料浆制备、井下注入与充填等过程中的碳足迹及碳消纳计算方法。研究成果有望降低CO_(2)封存的能耗及成本,对煤炭绿色开采及其可持续开发利用具有深远的意义。 展开更多
关键词 CO_(2)封存 间断充填 充填固碳 碳足迹 碳消纳
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零碳园区研究综述及展望 被引量:3
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作者 陈艳波 张宁 +4 位作者 李嘉祺 方哲 吴适存 梅生伟 陈来军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期5496-5516,I0005,共22页
园区作为国民生产、生活的重要载体,提供了大量的能源生产活动和基础服务设施,同时也成为碳排放的重要源头。园区物理界限分明,生态系统独立,运营管理权明晰,使得园区成为践行碳中和的天然试验田。首先,介绍零碳园区的典型构成,并对其... 园区作为国民生产、生活的重要载体,提供了大量的能源生产活动和基础服务设施,同时也成为碳排放的重要源头。园区物理界限分明,生态系统独立,运营管理权明晰,使得园区成为践行碳中和的天然试验田。首先,介绍零碳园区的典型构成,并对其净零碳能力进行分析;其次,从物理层、信息层、平台层、应用层4个层面分析零碳园区发展形态,提出园区零碳操作系统的架构;然后,对零碳园区的关键技术进行分析,从园区碳排放核算技术、园区低碳经济体系、园区低碳管控技术3个方面对零碳园区的研究现状进行总结,同时分析现有研究的不足和未来研究方向;最后,提出零碳园区研究的挑战与展望。 展开更多
关键词 零碳园区 碳排放 能源转型 碳交易市场 运行与规划
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煤炭工业数字智能绿色三化协同模式与新质生产力建设路径 被引量:11
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作者 刘峰 郭林峰 +1 位作者 张建明 王蕾 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-15,共15页
煤炭工业是支撑我国经济社会高速发展和保障国家能源安全的压舱石与稳定器,承担着能源保供与支撑新能源稳定发展的时代使命,煤炭工业的高质量发展既是落实我国能源安全新战略与产业体系变革的关键,也是推进能源产业可持续发展与促进国... 煤炭工业是支撑我国经济社会高速发展和保障国家能源安全的压舱石与稳定器,承担着能源保供与支撑新能源稳定发展的时代使命,煤炭工业的高质量发展既是落实我国能源安全新战略与产业体系变革的关键,也是推进能源产业可持续发展与促进国家高质量发展的基础。当前我国煤炭工业高质量发展已取得阶段成效,能源保供成绩显著,产业结构不断优化,科技创新能力显著提高,绿色开发与清洁高效利用持续推进。但当前煤炭工业仍面临诸多挑战,发展水平与中国式现代化的国家需求差距较大,可持续发展受多重因素制约,数字技术与煤炭开发利用尚未深度融合,智能化建设仍处于示范培育阶段,绿色化发展不平衡且矛盾突出,煤炭工业的转型升级仍然任重道远。结合当前煤炭工业发展现状与挑战,提出了数字化、智能化、绿色化(三化)协同的发展模式,明确了煤炭新质生产力的核心内涵,构建了三化协同发展煤炭新质生产力的总体架构,阐述了通过数字化变革生产要素创新配置、智能化引领关键技术跨越突破、绿色化主导传统产业深度转型三大要素催生煤炭新质生产力的技术路径,提出了六大技术体系:通过研发全产业链数据高效采集与深度治理技术体系,打通煤炭产—运—储—销—用全流程的数据壁垒;通过研发构建煤炭行业知识图谱与智能决策管控技术体系,深度挖掘煤炭产业上下游各业务场景的关联关系与价值,为煤炭生产利用全流程的自主决策与智能控制奠定基础;开展煤炭资源智能-绿色-高效开发技术体系、煤炭产业安全协同保障技术体系、矿区生态智能监测-预警-修复技术体系、煤炭柔性开发与清洁低碳利用技术体系研究,实现煤炭开发利用全产业链、全流程的三化协同发展,培育形成煤炭新质生产力,为煤炭工业的整体形象带来根本性变革提升。 展开更多
关键词 数字化 智能化 绿色化 三化协同 煤炭新质生产力 “双碳”目标
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中国粮食主产省区农业碳排放特征及影响因素 被引量:6
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作者 宁静 李亚洁 +1 位作者 王震 陈凯 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期450-459,共10页
[目的]分析粮食主产省区农业碳排放特征及影响因素,为促进碳减排、农业可持续发展提供参考。[方法]基于农用投入物质、农作物种植、畜禽业养殖、秸秆焚烧4类农业碳排放源测算2010—2020年粮食主产区的农业碳排放并采用TAPIO脱钩模型和L... [目的]分析粮食主产省区农业碳排放特征及影响因素,为促进碳减排、农业可持续发展提供参考。[方法]基于农用投入物质、农作物种植、畜禽业养殖、秸秆焚烧4类农业碳排放源测算2010—2020年粮食主产区的农业碳排放并采用TAPIO脱钩模型和LMDI模型分析粮食主产区农业碳排放特征及影响因素。[结果]2010—2020年粮食主产区碳排放呈现先增长后下降的趋势,2010年的860.78 Mt增长至2020年的871.64 Mt,增加了10.86 Mt,增幅1.26%。2017年达到峰值927.68 Mt;农用投入物质为主要碳排放源。碳排放强度呈下降趋势,省域最高碳排强度可达3.99 t/万元。农业碳排放与经济增长的关系上,低排高产区为理想状态,目前,除河北省为低排高产区域,其余研究省域多数处于高排、低产区域。粮食主产区农业碳排放与农业经济的关系不断改善,2020年已有7省处于强脱钩状态。农业生产效率、地区产业结构、农村人口、农业产业结构是抑制碳排的主要因素。[结论]实现粮食主产区碳减排,促进农业可持续发展应从提升农业生产效率、控制畜禽出栏量和存栏量等多方面协同推进。 展开更多
关键词 农业碳排放 碳排放强度 TAPIO LMDI
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碳中和目标下中国森林碳储量、碳汇变化预估与潜力提升途径 被引量:1
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作者 刘世荣 王晖 +2 位作者 李海奎 余振 栾军伟 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期157-172,共16页
增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连... 增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连续清查数据测算的森林植被碳储量近5年平均年增长0.152 Pg(以C计),2000s—2010s中国陆地生态系统碳汇量约229.7 Tg·a^(-1)(以C计),其中森林植被(指乔木林)碳储量约增加150.6 Tg·a^(-1)(以C计),约占整个陆地生态系统植被碳汇量的65.6%。过去70年,中国森林已从碳源转变为逐渐增强的碳汇。在森林面积保持不变的情景下,相比2000s—2010s时段,2030年后现有乔木林的生物量碳汇将有所下降;如果森林面积未来持续增加,2030—2050年中国新增乔木林的碳汇量仍将呈增加趋势。在全球变化背景下,气候变化及其引发的风险(极端干旱与热浪事件、森林火灾、病虫害等)可能会削弱森林碳汇功能。为维持并提升森林碳储量和碳汇潜力,需要采取森林碳储与碳汇双增以及森林碳汇与木质林产品碳库协同提升的策略,从保碳、增碳、扩碳和碳资源化利用的汇转移4个途径对森林资源实施保护修复、精准绿化、科学经营与合理利用以及多时空尺度的优化布局,同时重视森林土壤碳库增汇的长期效应。在林业减缓和适应气候变化框架下,森林碳汇潜力提升未来研究重点是科学推进国土绿化适宜造林地和树种选择,森林经营增汇技术,森林碳储、碳汇协同提升与木质产品库的碳汇转移与存续的时空配置优化模式,森林土壤固碳增汇机制以及潜力研究,准确评估森林碳汇对实现国家碳中和目标的贡献及其时间表和路线图。 展开更多
关键词 森林 碳储量 碳汇 森林面积 固碳潜力 碳增汇技术
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煤矿负碳高效充填开采理论与技术构想 被引量:7
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作者 谢和平 张吉雄 +4 位作者 高峰 李百宜 李存宝 谢亚辰 周楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期36-46,共11页
矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以... 矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以突破高产高效、低碳开采的技术瓶颈,对充填材料及充填模式进行变革已势在必行。针对“千米深井资源开发和千万吨产能矿井充填(两个一千)”与“近零生态损害和近零冲击地压(两个近零)”的煤炭绿色低碳开采战略目标,提出了负碳高效充填开采技术全新构想,系统阐述了负碳高效充填开采的定义与科学内涵,提出和建立了由CO_(2)、矸石与快速胶结物混合而成的负碳高孔隙充填材料结构CGIF(CO_(2)Gangue Inorganic Framework)拓扑构型与强度理论以及CGIF混合物充填体固碳理论、快速黏凝胶结材料反应动力学理论、矿区充填开采防治冲击地压等负碳高效充填理论构想;提出了矸石快速高效胶结高孔隙充填材料制备技术、快速黏凝胶结材料绿色高效制备技术、CGIF充填体负碳高效充填开采技术、多面并采高效充填开采技术与工艺、全周期立体高效充填开采防冲技术等关键技术体系。在此基础上,明确了煤矿负碳高效充填开采“基础研究—技术攻关—工程示范”的“三阶段”发展规划,构建了煤矿负碳高效充填开采理论与技术体系构想;评估了煤矿负碳高效充填CO_(2)封存能力,可望实现煤炭负碳开采、低碳利用的煤炭开发利用全过程自身实现碳中和的新格局。 展开更多
关键词 负碳充填 高孔隙材料 CGIF充填体 固碳理论 防冲技术
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低碳矿区综合能源系统经济运行优化研究 被引量:3
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作者 贠保记 赵文 +1 位作者 王建学 贠鑫哲 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期177-187,共11页
针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包... 针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次,为降低矿区碳排放量,在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时,引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT),通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后,调用CPLEX商业求解器,以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明:优化后的CMIES碳排放量显著降低,运行成本大幅减少。 展开更多
关键词 矿区综合能源系统 伴生能源 低碳经济 阶梯式碳交易 绿证交易机制
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珊瑚礁生态系统固碳过程及储碳机制研究进展 被引量:1
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作者 黄晖 袁翔城 +3 位作者 宋严 李颖心 周伟华 龙爱民 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期13-21,共9页
珊瑚礁生态系统在全球碳循环和气候变化中发挥着重要作用。珊瑚礁生态系统是潜在的蓝色碳汇,我国珊瑚礁总面积约占全球的11%,每年的固碳量大约在3.5×10^(6)~4.5×10^(6)t之间。珊瑚礁生态系统的总储碳量非常巨大,同时珊瑚礁生... 珊瑚礁生态系统在全球碳循环和气候变化中发挥着重要作用。珊瑚礁生态系统是潜在的蓝色碳汇,我国珊瑚礁总面积约占全球的11%,每年的固碳量大约在3.5×10^(6)~4.5×10^(6)t之间。珊瑚礁生态系统的总储碳量非常巨大,同时珊瑚礁生态系统作为碳库在碳交易中具有非常大的潜在应用价值。文章综述了珊瑚礁生态系统中的固碳过程及储碳机制,包括碳酸盐泵、生物泵和微型生物碳泵,阐述了三种碳泵的研究进展。同时,针对目前研究存在的不足和问题,提出未来研究方向,以期为南海岛礁珊瑚礁生态系统的保护和管理提供科学依据。 展开更多
关键词 珊瑚礁 生态系统 固碳 碳酸盐泵 生物泵 微型生物碳泵
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中国式现代化目标下构建新型能源体系之路径思考 被引量:10
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作者 侯梅芳 梁英波 徐鹏 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期177-185,共9页
倡导人与自然和谐共生的中国式现代化,对中国能源领域的高质量可持续发展提出了新要求、新部署,“加快规划建设新型能源体系”势在必行。为了助推中国式现代化目标下新型能源体系的构建,分析了其提出的战略背景,明确了其重要意义,阐述... 倡导人与自然和谐共生的中国式现代化,对中国能源领域的高质量可持续发展提出了新要求、新部署,“加快规划建设新型能源体系”势在必行。为了助推中国式现代化目标下新型能源体系的构建,分析了其提出的战略背景,明确了其重要意义,阐述了其内涵特征,提出了其路径建议。研究结果表明:①新型能源体系是社会主义现代化强国建设的关键抓手,是实现碳达峰碳中和目标以及推进生态文明建设的重要支撑,是国家能源安全和国家竞争力的有力保障;②新型能源体系以促进人与自然和谐共生为根本宗旨,以保证能源安全和经济社会发展稳定为基本前提,具有理念更新、能源结构更新、技术创新、治理创新、产业革新、电力革新等内涵特征;③新型能源体系的构建路径包括加快培育绿色低碳文化、加快推动能源结构转型、加快推动产业结构升级、加快攻关关键核心技术、加快构建体制机制保障等。结论认为,立足我国能源资源禀赋,坚持“先立后破”的方式构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系,提高能源自给率,特别是油气自给率,确保能源转型平稳有序、能源保障安全可靠,可以为当前复杂国际形势下的国家能源安全提供强有力的保障。 展开更多
关键词 中国式现代化 新型能源体系 碳达峰碳中和 绿色低碳 能源自给率 油气自给率 “先立后破”
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“双碳”目标下煤炭绿色低碳发展新思路 被引量:9
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作者 王双明 刘浪 +8 位作者 朱梦博 申艳军 师庆民 孙强 方治余 阮仕山 何伟 杨潘 王建友 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期152-171,共20页
在“双碳”目标背景与当前技术条件下,“煤”“废”“碳”构成了煤炭的“不可能三角”,严重制约着煤炭行业的绿色低碳可持续发展。秉持“以废治废”“从哪里来到哪里去”的原则,着眼“煤”的减损化开采、“废”的功能化利用、“碳”的... 在“双碳”目标背景与当前技术条件下,“煤”“废”“碳”构成了煤炭的“不可能三角”,严重制约着煤炭行业的绿色低碳可持续发展。秉持“以废治废”“从哪里来到哪里去”的原则,着眼“煤”的减损化开采、“废”的功能化利用、“碳”的低碳化处置三维视角,探索“煤”“废”“碳”协同发展路径,为破解煤炭“不可能三角”和推动煤炭绿色低碳发展提供全方位解决方案。具体包括:①阐明了“煤”的减损化开采科学内涵,明确了生态脆弱区含(隔)水层空间组合特征、采煤减损技术应用下的覆岩移动规律和覆岩采动损伤下的地表变形规律等减损化开采科学问题,提出了面间煤柱“掘-充-留”一体化、窄条带式充填开采和综采架后充填开采等减损化开采技术;②阐明了“废”的功能化利用科学内涵,明确了固废功能化利用的科学问题,包括镁-煤基固废原材料改性方法与机理、多元固废协同作用机制、全固废充填材料性能调控理论3个方面,形成了以固废原材料改性、固废基胶凝材料研发、全固废充填材料制备为核心的固废功能化利用关键技术体系;③阐明了“碳”的低碳化处置科学内涵,提出了“碳”的低碳化处置科学实践框架和实施路径,厘清了在“碳”的低碳化处置过程中关于矿化材料制备、封存空间构筑、CO_(2)封存机理与调控、CO_(2)封存长期环境效应和储库稳定性等方面的科学问题,明确了碎胀空间CO_(2)封存、煤矿CO_(2)固碳充填等关键技术,形成了利用煤矿采空区实现CO_(2)低碳封存的新模式。立足煤炭绿色低碳可持续发展,协同推进“煤”的减损化开采、“废”的功能化利用与“碳”的低碳化处置,对推动煤炭行业“双碳”目标实现具有重要意义。 展开更多
关键词 绿色低碳 减损化开采 功能化利用 低碳化处置
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不同环境下湖泊矿物和湖水性质对碳埋藏的制约——以西藏郭扎错为例 被引量:1
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作者 李明慧 朱立平 +2 位作者 鞠建廷 聂小芳 朱兴环 《地球学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期769-776,共8页
湖泊沉积物不仅记录了湖泊演化的过程,还蕴含了丰富的碳储量。本文以青藏高原西部郭扎错407 cm长的湖芯为例,探讨了8.7 ka BP以来该湖由淡水湖演变到咸水湖的过程中,有机碳和无机碳沉积通量与储量的变化及影响因素。郭扎错无机碳沉积通... 湖泊沉积物不仅记录了湖泊演化的过程,还蕴含了丰富的碳储量。本文以青藏高原西部郭扎错407 cm长的湖芯为例,探讨了8.7 ka BP以来该湖由淡水湖演变到咸水湖的过程中,有机碳和无机碳沉积通量与储量的变化及影响因素。郭扎错无机碳沉积通量范围为4.6~35.1 g·m^(-2)·a^(-1),平均值为17 g·m^(-2)·a^(-1),无机碳储量范围为2.5×10^(6)~19.1×10^(6) t/a,平均值为9.2×10^(6) t/a,无机碳总储量约为18.5×10^(9) t。有机碳沉积通量范围为1.6~7.3 g·m^(-2)·a^(-1),平均值为4.0 g·m^(-2)·a^(-1),有机碳储量范围为1.5×10^(6)~3.3×10^(6) t/a,平均值为2.2×10^(6) t/a,有机碳总储量约为1.63×10^(9) t。8.7 ka BP以来,三个不同环境演化阶段(8.7~4.0 ka BP,4.0~1.5 ka BP,以及1.5 ka BP至今)中,4.0~1.5 ka BP气候寒冷干旱,湖泊为淡水湖,但无机碳和有机碳的沉积通量和储量都表现为低值。根据碳沉积通量和储量的变化特征发现,无机碳的沉积与碳酸盐矿物成因有关,而有机碳沉积则与黏土矿物的成因有关,二者都与环境、湖水性质变化有关,其中温度对无机碳沉积通量和储量的影响大于盐度的影响,而温度对有机碳沉积通量和储量的影响小于盐度的影响。 展开更多
关键词 湖泊沉积物 碳酸盐矿物 黏土矿物 有机碳 无机碳
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